电气工程及其自动化专业电力系统试题及答案

电气工程及其自动化专业电力系统试题及答案适用对象：电气工程及其自动化专业本科学生考试时长：120分钟满分：100分一、选择题（每题2分，共20分）电力系统的中性点接地方式中，不属于大电流接地方式的是（）A.直接接地B.经消弧线圈接地C.经低电阻接地电力系统频率的一次调整是由（）完成的。A.发电机组的调速器B.发电机组的调频器C.负荷的频率特性以下不属于电力系统无功功率电源的是（）A.同步发电机B.输电线路C.并联电容器电力系统短路故障中，发生概率最高的是（）A.三相短路B.两相短路C.单相接地短路衡量电能质量的三个主要指标是（）A.电压、频率、波形B.电压、电流、功率C.电阻、电感、电容电力系统的暂态稳定是指系统受到（）扰动后，能够恢复到原来运行状态的能力。A.小干扰B.大干扰C.无干扰输电线路的等值电路中，反映线路电磁感应效应的参数是（）A.电阻B.电感C.电容以下保护中，属于输电线路主保护的是（）A.距离保护B.过电流保护C.纵联差动保护电力系统电压中枢点的调压方式中，逆调压是指（）A.高峰负荷时升高电压，低谷负荷时降低电压B.高峰负荷时降低电压，低谷负荷时升高电压C.高峰负荷和低谷负荷时电压保持不变同步发电机并列运行的暂态稳定条件是（）A.功角δ<90°B.功角δ>90°C.功角δ=90°二、填空题（每空1分，共20分）电力系统是由发电、输电、变电、配电、用电五个部分组成的统一整体。电力系统的额定电压等级有3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、500kV、1000kV等。短路电流的计算方法有欧姆法和标幺值法，其中标幺值法更适合工程计算。电力系统的调压措施主要有改变发电机端电压、改变变压器变比、并联无功补偿装置、改变输电线路参数。电力系统稳定性分为静态稳定、暂态稳定、动态稳定三大类。输电线路的损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗。三相短路时，短路电流包含周期分量和非周期分量，其中非周期分量会逐渐衰减至零。继电保护装置的四个基本要求是选择性、速动性、灵敏性、可靠性。三、简答题（每题5分，共30分）简述电力系统中性点接地方式的分类及各自的特点。答：电力系统中性点接地方式分为大电流接地方式和小电流接地方式两大类。大电流接地方式：包括中性点直接接地、经低电阻接地。特点是单相接地故障时，故障相电流大，中性点电位基本不变，非故障相电压接近额定相电压；需迅速切除故障线路，供电可靠性较低，但过电压水平低，绝缘要求低。小电流接地方式：包括中性点不接地、经消弧线圈接地。特点是单相接地故障时，故障相电流小，中性点电位升高为相电压，非故障相电压升高为线电压；可带故障运行1-2小时，供电可靠性高，但过电压水平高，绝缘要求高。什么是电力系统的频率调整？简述一次调频和二次调频的区别。答：电力系统频率调整是指通过调节发电机组的有功出力，使系统频率维持在额定值（50Hz）附近的过程。一次调频：由发电机组的调速器自动完成，是有差调节。当系统负荷变化引起频率偏差时，调速器自动改变机组出力，减小频率偏差，但无法使频率恢复到额定值；调节速度快，适用于小幅度、短时的负荷波动。二次调频：由发电机组的调频器手动或自动完成，是无差调节。调度中心根据系统频率偏差，手动或自动调整调频机组的出力，使频率恢复到额定值；调节速度较慢，适用于大幅度、长时的负荷波动。简述电力系统无功功率平衡的意义及无功功率电源的主要类型。答：无功功率平衡的意义：无功功率是维持电力系统电压水平的关键，系统无功功率不足会导致电压下降，影响用电设备正常运行；无功功率过剩会导致电压升高，威胁设备绝缘。保持无功功率平衡，是保证电能质量的重要条件。无功功率电源的主要类型：①同步发电机（可发出或吸收无功功率）；②同步调相机（专门的无功功率电源）；③并联电容器（发出容性无功）；④静止无功补偿器（SVC）、静止无功发生器（SVG）等新型无功补偿装置。电力系统短路故障的危害有哪些？答：①短路电流数值大，会产生巨大的电动力和热效应，破坏电气设备的绝缘和机械结构；②短路时系统电压大幅下降，影响用电设备正常工作，如电动机停转、电灯熄灭；③短路故障可能导致系统振荡，破坏系统稳定运行，甚至引发大面积停电；④短路故障会产生电磁干扰，影响通信线路和自动控制装置的正常工作。简述继电保护装置的工作原理及四个基本要求的含义。答：工作原理：继电保护装置通过检测电力系统中电气量（电流、电压、功率等）的变化，判断系统是否发生故障或异常运行状态。当故障发生时，自动发出跳闸指令，切除故障部分；当异常运行时，发出告警信号。四个基本要求的含义：选择性：故障时只切除故障部分，非故障部分继续运行。速动性：快速切除故障，减少故障危害。灵敏性：对故障和异常状态的反应能力，能可靠动作。可靠性：在规定条件下，不误动、不拒动。什么是电力系统的电压中枢点？调压方式有哪几种？答：电压中枢点是指电力系统中能够控制其他节点电压的关键节点，通常选择区域性发电厂的高压母线、枢纽变电所的二次母线作为中枢点。调压方式有三种：①逆调压：高峰负荷时升高电压（比额定值高2.5%），低谷负荷时降低电压（等于额定值）；②恒调压：高峰、低谷负荷时电压保持恒定（比额定值高1%-2%）；③顺调压：高峰负荷时电压不低于额定值的102.5%，低谷负荷时电压不高于额定值的107.5%。四、计算题（每题15分，共30分）某电力系统的额定电压为110kV，输电线路的参数为：电阻R=10Ω，感抗X=40Ω，容抗XC=1000Ω，线路末端负荷功率P=40MW，Q=30Mvar，末端电压解：（1）计算线路的功率损耗输电线路的功率损耗公式为：ΔP=ΔQ=已知P=40MW，Q=30Mvar，U2=110kV，R=10Ω先计算PΔP=ΔQ=（2）计算始端功率有功功率：P无功功率：Q（3）计算始端电压采用电压损耗公式：ΔU=ΔU=始端电压：U一台同步发电机的额定容量SN=100MVA，额定电压UN=10.5kV，额定功率因数\cos\varphi_N=0.85。计算该发电机的额定有功功率PN解：（1）额定有功功率P_N=S_N\cos\varphi_N=100\times0.85=85MW（2）额定无功功率先计算\sin\varphi_N=\sqrt{1−\cos^{2}\varphi_N}=\sqrt{1−0.85^2}=\sqrt{1−0.7225}=\sqrt{0.2775}\approx0.527Q_N=S_N\sin\varphi_N=100\times0.527=52.7Mvar（3）额定电流发电机额定电流公式：I代入数据：I参考答案一、选择题B2.A3.B4.C5.A